[/כּוֹתֶרֶת]
טלסקופ החלל שפיצר ריגל טבעת ענקית מסביב לשבתאי, הלהקה הגדולה והרחוקה ביותר ברחבי העולם המסומן הזה. כמה גדולה הטבעת הזו? 'אם היו לך עיניים אינפרא-אדומות כמו שפיצר', אמרה אן ורביסר, אסטרונומית מחקרית מאוניברסיטת וירג'יניה, שרלוטסוויל, 'מכדור הארץ, זה היה נראה כמו ירח מלא אחד משני צידי שבתאי'. זה ענק להפליא! עיקר החומר שלו מתחיל במרחק של כשישה מיליון ק'מ (3.7 מיליון מייל) מכדור הארץ ומשתרע כלפי חוץ עוד בערך 12 מיליון ק'מ (7.4 מיליון מייל). מיליארד כדורי כדור הארץ יכולים להשתלב בנפח החלל שהטבעת הזו תופסת.
אז למה המבנה הענקי הזה לא זוהה בעבר?
'זה מאוד מאוד חלש; קלוש ביותר', אמר ורביסר ל-Universe Today. 'אם הייתם עומדים בתוך הטבעת, אפילו לא הייתם יודעים זאת. בקילומטר מעוקב של שטח יש רק 10-20 חלקיקים. גודלם של החלקיקים בערך כמו חלקיקי ערפל, אך הם פזורים מאוד. אנחנו רק מסתכלים על הפליטות התרמיות שהחלקיקים הקטנים האלה פולטים; אנחנו לא מסתכלים על אור השמש המוחזר בכלל בתצפיות שעשינו עם שפיצר. זה מה שהופך את שפיצר לכלי המושלם לשימוש כדי לנסות ולמצוא מבנה אבק שכזה. הטבעת הזו דומה לחלוטין לדיסקים של פסולת סביב כוכבים אחרים ששפיצר צפה בהם'.
צוות המחקר לא רק נתקל בטבעת הזו; הם חיפשו את זה. הצוות כולל את ורביסר, דאגלס המילטון מאוניברסיטת מרילנד, קולג' פארק ומייקל סקרוטסקי מאוניברסיטת וירג'יניה, שרלוטסוויל. הם השתמשו במצלמת האינפרא אדום באורך גל ארוך יותר של שפיצר, הנקראת פוטומטר הדמיה מרובה רצועות, ועשו את התצפיות שלהם בפברואר 2009 לפני שנגמר נוזל הקירור של שפיצר במאי והחלה במשימתה ה'חמה'.
הצד האפל והבהיר של יאפטוס. קרדיט: נאס'א/JPL/מכון למדעי החלל
'במשך יותר מ-300 שנה, אנשים מנסים להסביר את הופעתו של ירח שבתאי יאפטוס, (שגילה ג'ובאני קאסיני ב-1671) ומדוע צד אחד של הירח בהיר והשני כהה מאוד', אמר ורביסר. 'ב-35 השנים האחרונות, ירח נוסף, פיבי עלה כהסבר אפשרי, שכן יש קשר בין שני הירחים הללו. פיבי עצמה מאוד מאוד כהה, והיא תואמת את האלבדו או הבהירות של החומר הכהה של חצי הכדור המוביל של יאפטוס. לפיבי יש מסלול מדרדר וליאפטוס נמצא במסלול פרו-דרגתי. אז אם חלקיקים ישוגרו מפיבי ויתגלגלו פנימה לכיוון שבתאי, הם היו מכים את איפטוס ממש על חצי הכדור המוביל הזה.'
ורביסר אמר שבאופן דינמי, ההסבר הזה לצד האפל של יאפטוס דובר וניסה לעצב אותו. אבל אף אחד לא חשב להשתמש בשפיצר כדי לחפש אבק באזור הזה. 'אז זה היה הרעיון שלנו,' היא אמרה. 'הכותרת של ההצעה שלנו הייתה 'טבעת שבתאי חדשה'. בהחלט חיפשנו מבנה אבק הקשור לפיבי ובאותו מסלול, וזה בדיוק מה שאנחנו רואים'.
ורביסר אמר שיהיה קשה מאוד אפילו לחללית קאסיני, ובמיוחד למצלמות ההדמיה, לראות את הטבעת הזו, מכיוון שהיא מופיעה רק באינפרא אדום. בנוסף, קאסיני נמצא בתוך הטבעת הזו, ויצטרך להסתכל החוצה מעבר לטבעות האחרות של שבתאי. 'הטבעת הזו כל כך גדולה אבל עדיין כל כך חלשה, שיהיה קשה לדעת מתי הסתכלת עליה ומתי לא.'
הגובה האנכי והנטייה המסלולית של הטבעת הזו תואמים בצורה מושלמת את מסלולה של פיבי על השמיים. 'אם היית מתווה איפה פיבי מופיעה לאורך זמן כשהיא מסתובבת סביב שבתאי, הטבעת תואמת בדיוק, אמר ורביסר. 'תחשוב על רבע מסתובב על שולחן; לטבעת יש אותו קצה אנכי, והמסלול של פיבי עושה את אותו סוג של דברים.'
לגבי האם חלקיקי האבק מפיבי עצמה או אם פיבי 'רועה' חלקיקים מסוימים לתוך התצורה הזו, למדענים אין הוכחות וודאיות, אבל סביר להניח שחלקיקי האבק הם מפיבי. 'אין לנו אישור מוצק לכך, אבל זה מרמז מאוד שזה מגיע מפיבי', אמר ורביסר. 'החומרים ביחד מסתכמים במה שהיית מקבל מחפירת מכתש בקוטר של כקילומטר על פיבי.'
תמונת קאסיני של פיבי. קרדיט: NASA/JPL
רוחבו של פיבי הוא 200 ק'מ ומכתש בכבדות, כך שמכתש של ק'מ אחד אינו מכתש ענק מדי. 'אז אנחנו לא יכולים להסתכל על מכתש מסוים על פיבי ולומר שאחד מהם יצר את הטבעת', הסביר ורביסר. 'סביר להניח שזה מכמה פגיעות קטנות יותר, והטבעת ממשיכה לקבל אספקה מפגיעות עוקבות ומיקרומטאוריטים שפוגעים בפיבי, משגרים חומר לטבעת הזו, מכניסים אבק וחומר מפני השטח של פיבי למסלול דמוי פיבי.'
אבל עדיין יש קצת תעלומה לגבי הצבע של חצי הכדור המוביל של יאפטוס.
שני הירחים הושוו לעתים קרובות בהרכבם, ובאינפרא אדום קרוב, הם חולקים תכונות ספיגה. באולטרה סגול, לעומת זאת, הספקטרום לא תואם גם כן. 'מבחינת צבע, ב-Iapetus, הצבע הכהה נראה קצת יותר אדום בהשוואה לפיבי, אז יש קצת אי התאמה של צבע', אמר ורביסר. 'זה יכול להיות החלקיקים ששוגרו מפיבי מתערבבים עם כל מה שנמצא על Iapetus, מה שעשוי להסביר את ההבדל בצבע. זה יכול להיות משהו מעניין לחקור, לעשות כמה מודלים של ערבוב ספקטרלי כדי להמציא חומר איפטוס קדמוני ולערבב עם החומר של פיבי ולראות אם הם יאדימו איכשהו.'
הטבעת עצמה חלשה מכדי לקחת ספקטרום כדי לנסות ולקבוע אילו חומרים מרכיבים את הטבעת, אבל ההנחות הן שהחומרים מגיעים מהמשטח העליון של פני השטח המכתשים של פיוב, שעשוי לכלול גם קצת קרח. תצלומי תקריב של הירח של קאסיני משנת 2004 מראים מכתשים בהירים, שרומזים על כך שהקרח קרוב לפני השטח.
שפיצר הצליח לחוש את זוהר האבק הקריר, שהוא רק כ-80 קלווין (מינוס 316 מעלות פרנהייט). חפצים קרירים זורחים באמצעות אינפרא אדום, או קרינה תרמית; למשל, אפילו כוס גלידה בוערת באור אינפרא אדום. 'על ידי התמקדות בזוהר האבק הקריר של הטבעת, שפיצר הקל על מציאתו', אמר ורביסר.
המאמר של הצוות מופיע בגיליון היום של Nature. גרסה מקוונת זמינה כאן.
כיתוב תמונת ליד:קונספט אמן של הטבעת השבתאית החדשה. קרדיט: נאס'א/JPL-Caltech/R. כואב (SSC) הקרדיט המוכנס (שבתאי, פיבי ואיפטוס) הוא NASA/JPL/SSI. תמונה באדיבות אן ורביסר